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AKG的主要原料为谷氨酸或化学合成前体，具体来源取决于生产工艺。
化学合成法生产AKG通常以氰化钠、硫酸和异丙醇为起始原料，通过Strecker合成反应生成α-酮戊二酸。这种方法成本较低但可能残留微量化学试剂。而微生物发酵法则以葡萄糖、铵盐为碳氮源，利用基因改造的谷氨酸棒状杆菌或大肠杆菌代谢产生AKG，产物纯度更高且无有毒副产物，适用于医药级产品制备。
工业级AKG多采用石化衍生原料，如丙烯酸衍生物经氧化反应制得。食品级和医药级产品更倾向使用玉米淀粉水解产生的葡萄糖作为发酵底物，通过三羧酸循环调控菌株代谢流定向积累AKG。部分高端制剂会添加维生素B族作为辅酶提升微生物转化效率，这些辅料最终会被分离去除。
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